Contoh Soal Kimia Dasar: Struktur Atom & Ikatan Kimia (Lengkap dengan Jawaban)

Soal Pilihan Ganda

1. Siapakah ilmuwan yang pertama kali mengemukakan model atom sebagai bola pejal yang tidak dapat dibagi lagi?
   A. J.J. Thomson
   B. Ernest Rutherford
   C. Niels Bohr
   D. John Dalton

   Jawaban: D. John Dalton. Dalton mengemukakan teori atomnya pada awal abad ke-19, menyatakan atom adalah partikel terkecil yang tidak dapat dibagi.

2. Partikel subatomik yang bermuatan positif adalah…
   A. Elektron
   B. Neutron
   C. Proton
   D. Foton

   Jawaban: C. Proton. Proton memiliki muatan positif, elektron negatif, dan neutron netral.

3. Suatu atom memiliki nomor atom 11 dan nomor massa 23. Jumlah neutron dalam atom tersebut adalah…
   A. 11
   B. 12
   C. 23
   D. 34

   Jawaban: B. 12. Jumlah neutron = Nomor massa – Nomor atom = 23 – 11 = 12.

4. Konfigurasi elektron 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹ adalah milik unsur…
   A. Magnesium (Mg)
   B. Aluminium (Al)
   C. Natrium (Na)
   D. Kalium (K)

   Jawaban: C. Natrium (Na). Jumlah total elektron adalah 2+2+6+1 = 11, yang merupakan nomor atom Natrium.

5. Aturan yang menyatakan bahwa elektron-elektron akan mengisi orbital-orbital dengan energi terendah terlebih dahulu disebut…
   A. Aturan Hund
   B. Larangan Pauli
   C. Prinsip Aufbau
   D. Aturan Oktet

   Jawaban: C. Prinsip Aufbau. Prinsip Aufbau mengatur pengisian elektron dari tingkat energi terendah ke tertinggi.

6. Ikatan kimia yang terbentuk akibat serah terima elektron adalah…
   A. Ikatan Ionik
   B. Ikatan Kovalen
   C. Ikatan Logam
   D. Ikatan Hidrogen

   Jawaban: A. Ikatan Ionik. Ikatan ionik terbentuk antara logam dan nonlogam melalui transfer elektron.

7. Senyawa berikut yang memiliki ikatan kovalen nonpolar adalah…
   A. HCl
   B. H₂O
   C. NH₃
   D. O₂

   Jawaban: D. O₂. Ikatan kovalen nonpolar terbentuk antara atom-atom sejenis atau molekul dengan momen dipol total nol.

8. Berapakah jumlah pasangan elektron bebas pada atom pusat molekul NH₃?
   A. 0
   B. 1
   C. 2
   D. 3

   Jawaban: B. 1. Nitrogen memiliki 5 elektron valensi, 3 digunakan untuk berikatan dengan H, menyisakan 1 pasangan elektron bebas.

9. Unsur dengan konfigurasi elektron [Ne] 3s² 3p⁴ terletak pada golongan dan periode berapa?
   A. Golongan IIIA, Periode 3
   B. Golongan IVA, Periode 3
   C. Golongan VIA, Periode 3
   D. Golongan VIIA, Periode 3

   Jawaban: C. Golongan VIA, Periode 3. Jumlah elektron valensi (2+4=6) menunjukkan golongan VIA, dan kulit terluar (3) menunjukkan periode 3.

10. Senyawa H₂O memiliki bentuk molekul…
    A. Linear
    B. Trigonal planar
    C. Tetrahedral
    D. Bengkok (Sudut)

    Jawaban: D. Bengkok (Sudut). Atom O pada H₂O memiliki 2 PEI dan 2 PEB, sehingga bentuknya bengkok.

11. Ikatan yang terbentuk antara atom hidrogen dari satu molekul dengan atom yang sangat elektronegatif (seperti O, N, atau F) dari molekul lain disebut…
    A. Ikatan Kovalen
    B. Ikatan Ionik
    C. Ikatan Logam
    D. Ikatan Hidrogen

    Jawaban: D. Ikatan Hidrogen. Ikatan hidrogen adalah gaya antarmolekul yang kuat, terbentuk antara H yang terikat pada atom sangat elektronegatif dengan atom elektronegatif lain.

12. Manakah di antara pernyataan berikut yang benar mengenai isotop?
    A. Memiliki jumlah proton yang berbeda.
    B. Memiliki jumlah elektron yang berbeda.
    C. Memiliki jumlah neutron yang berbeda.
    D. Memiliki nomor atom yang berbeda.

    Jawaban: C. Memiliki jumlah neutron yang berbeda. Isotop adalah atom-atom dari unsur yang sama (jumlah proton sama) tetapi memiliki jumlah neutron berbeda (nomor massa berbeda).

13. Atom yang memiliki 17 proton, 18 neutron, dan 17 elektron adalah…
    A. Klorin-35
    B. Klorin-35 netral
    C. Argon-35
    D. Kalium-35

    Jawaban: B. Klorin-35 netral. Nomor atom (proton) 17 adalah Klorin. Nomor massa = proton + neutron = 17 + 18 = 35. Jumlah proton sama dengan elektron menunjukkan atom netral.

14. Model atom yang menggambarkan elektron bergerak dalam lintasan-lintasan stasioner tertentu (kulit atom) adalah model…
    A. Dalton
    B. Thomson
    C. Rutherford
    D. Bohr

    Jawaban: D. Bohr. Model Bohr memperkenalkan konsep kulit atom atau tingkat energi tertentu untuk elektron.

15. Pasangan elektron yang digunakan bersama oleh dua atom dalam ikatan kovalen disebut…
    A. Pasangan elektron bebas
    B. Pasangan elektron ikatan
    C. Pasangan elektron valensi
    D. Pasangan elektron tunggal

    Jawaban: B. Pasangan elektron ikatan. Pasangan elektron ikatan (PEI) adalah elektron yang berbagi antara dua atom.

16. Gaya Van der Waals meliputi gaya-gaya berikut, KECUALI…
    A. Gaya London (dispersi)
    B. Gaya dipol-dipol
    C. Ikatan hidrogen
    D. Gaya dipol-dipol terinduksi

    Jawaban: C. Ikatan hidrogen. Ikatan hidrogen adalah gaya antarmolekul yang lebih kuat dan dianggap terpisah dari gaya Van der Waals, meskipun kadang dikelompokkan bersama dalam konteks luas.

17. Bentuk geometri molekul dari CH₄ adalah…
    A. Trigonal planar
    B. Piramida trigonal
    C. Tetrahedral
    D. Linear

    Jawaban: C. Tetrahedral. Atom C pada CH₄ memiliki 4 PEI dan 0 PEB, sehingga bentuknya tetrahedral.

18. Unsur X memiliki konfigurasi elektron 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵. Jika unsur X berikatan dengan unsur Y yang memiliki konfigurasi elektron 1s² 2s¹ maka jenis ikatan yang terbentuk adalah…
    A. Kovalen nonpolar
    B. Ionik
    C. Kovalen polar
    D. Logam

    Jawaban: B. Ionik. Unsur X (Cl) adalah nonlogam dengan 7 elektron valensi. Unsur Y (Li) adalah logam dengan 1 elektron valensi. Keduanya akan membentuk ikatan ionik.

19. Berapakah bilangan oksidasi atom S dalam ion SO₄²⁻?
    A. +2
    B. +4
    C. +6
    D. +8

    Jawaban: C. +6. Misalkan bilangan oksidasi S adalah x. (x) + 4(-2) = -2 => x – 8 = -2 => x = +6.

20. Apa yang dimaksud dengan hibridisasi sp³?
    A. Penggabungan satu orbital s dan satu orbital p.
    B. Penggabungan satu orbital s dan dua orbital p.
    C. Penggabungan satu orbital s dan tiga orbital p.
    D. Penggabungan dua orbital s dan satu orbital p.

    Jawaban: C. Penggabungan satu orbital s dan tiga orbital p. Hibridisasi sp³ melibatkan pencampuran satu orbital s dan tiga orbital p untuk membentuk empat orbital hibrida yang setara.

Soal Isian Singkat

1. Definisikan apa yang dimaksud dengan isotop dan berikan satu contohnya.

Jawaban: Isotop adalah atom-atom dari unsur yang sama (memiliki jumlah proton yang sama) tetapi memiliki jumlah neutron yang berbeda, sehingga nomor massanya berbeda. Contoh: Karbon-12 (¹²C) dan Karbon-14 (¹⁴C).

2. Jelaskan apa yang dimaksud dengan aturan oktet dalam pembentukan ikatan kimia.

Jawaban: Aturan oktet menyatakan bahwa atom-atom cenderung berikatan sedemikian rupa sehingga setiap atom memiliki delapan elektron pada kulit terluar (valensi) untuk mencapai konfigurasi elektron yang stabil seperti gas mulia.

3. Sebutkan tiga jenis ikatan antarmolekul beserta contoh molekul yang memiliki ikatan tersebut.

Jawaban:
1. Gaya London (dispersi): Contoh: O₂, N₂, CH₄.
2. Gaya dipol-dipol: Contoh: HCl, HBr.
3. Ikatan hidrogen: Contoh: H₂O, NH₃, HF.

4. Apa perbedaan utama antara ikatan sigma (σ) dan ikatan pi (π)?

Jawaban: Ikatan sigma (σ) terbentuk dari tumpang tindih orbital secara langsung atau ujung ke ujung, sedangkan ikatan pi (π) terbentuk dari tumpang tindih orbital secara lateral atau samping. Ikatan sigma lebih kuat dan selalu ada dalam ikatan tunggal, sedangkan ikatan pi hanya ada sebagai tambahan pada ikatan rangkap atau rangkap tiga.

5. Tuliskan konfigurasi elektron untuk ion S²⁻ (Nomor atom S = 16).

Jawaban: Konfigurasi elektron S (16 elektron) adalah 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁴. Untuk ion S²⁻, ada tambahan 2 elektron, sehingga total 18 elektron. Maka konfigurasi elektronnya adalah 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶.

Soal Esai

1. Bandingkan dan kontraskan model atom Bohr dengan model atom mekanika kuantum. Sebutkan setidaknya tiga perbedaan utama dan jelaskan mengapa model mekanika kuantum dianggap lebih akurat.

Jawaban:
Perbandingan Model Bohr dan Mekanika Kuantum:
1. Lintasan Elektron: Model Bohr menyatakan elektron bergerak dalam lintasan (orbit) melingkar yang pasti dan stasioner. Model mekanika kuantum menyatakan elektron berada dalam orbital, yaitu daerah probabilitas tertinggi ditemukannya elektron, bukan lintasan yang pasti.
2. Energi Elektron: Model Bohr menyatakan energi elektron terkuantisasi dan dapat berpindah antar kulit (tingkat energi) yang diskrit. Model mekanika kuantum juga menyatakan energi terkuantisasi, tetapi menggunakan bilangan kuantum (n, l, mᵢ, mₛ) untuk mendeskripsikan keadaan elektron secara lebih kompleks.
3. Sifat Elektron: Model Bohr menganggap elektron sebagai partikel murni. Model mekanika kuantum mengakui dualisme gelombang-partikel elektron (Prinsip Ketidakpastian Heisenberg dan hipotesis de Broglie).
4. Jumlah Elektron per Kulit: Model Bohr menyatakan jumlah elektron maksimum per kulit adalah 2n². Model mekanika kuantum menjelaskan lebih rinci dengan subkulit (s, p, d, f) dan orbital.

Model mekanika kuantum dianggap lebih akurat karena:
a. Mampu menjelaskan spektrum atom yang lebih kompleks (misalnya, atom berelektron banyak) yang tidak bisa dijelaskan oleh model Bohr.
b. Mempertimbangkan sifat gelombang elektron dan prinsip ketidakpastian Heisenberg, yang lebih sesuai dengan pengamatan eksperimental.
c. Memberikan deskripsi yang lebih realistis tentang distribusi elektron di sekitar inti atom.

2. Jelaskan proses pembentukan ikatan ionik dan ikatan kovalen, berikan masing-masing satu contoh senyawa dan gambarkan struktur Lewis-nya.

Jawaban:
Ikatan Ionik: Terbentuk antara atom logam (cenderung melepaskan elektron dan membentuk kation) dan atom nonlogam (cenderung menerima elektron dan membentuk anion) melalui transfer elektron. Perbedaan keelektronegatifan yang besar antara kedua atom menyebabkan salah satu atom ‘mengambil’ elektron dari atom lain. Gaya tarik-menarik elektrostatik antara ion positif dan negatif inilah yang membentuk ikatan ionik.
Contoh: Pembentukan NaCl.
Na (golongan IA, 1 elektron valensi) melepaskan 1 elektron membentuk Na⁺.
Cl (golongan VIIA, 7 elektron valensi) menerima 1 elektron membentuk Cl⁻.
Struktur Lewis: Na⁺ [ :Cl: ]⁻ (dengan delapan titik di sekitar Cl)

Ikatan Kovalen: Terbentuk antara dua atom nonlogam melalui penggunaan bersama pasangan elektron. Kedua atom berbagi elektron untuk mencapai konfigurasi oktet atau duplet yang stabil.
Contoh: Pembentukan H₂O.
Atom O (golongan VIA, 6 elektron valensi) dan atom H (1 elektron valensi). O membutuhkan 2 elektron, H membutuhkan 1 elektron.
Struktur Lewis: H – O – H (dengan dua pasangan elektron bebas pada atom O)
H:Ö:H
(dengan dua titik di atas O dan dua titik di bawah O, dan satu garis di antara H-O)

3. Bagaimana keelektronegatifan mempengaruhi polaritas ikatan dan polaritas molekul? Berikan contoh molekul polar dan nonpolar.

Jawaban:
Keelektronegatifan dan Polaritas Ikatan: Keelektronegatifan adalah kemampuan suatu atom untuk menarik elektron ikatan ke arah dirinya. Ketika dua atom berikatan, perbedaan keelektronegatifan (ΔEN) menentukan polaritas ikatan.
– Jika ΔEN = 0 (misalnya, antara atom sejenis seperti O₂), ikatan bersifat kovalen nonpolar, elektron dibagi rata.
– Jika 0 < ΔEN < 1.7 (umumnya), ikatan bersifat kovalen polar, elektron lebih tertarik ke atom yang lebih elektronegatif, menciptakan dipol parsial (δ⁺ dan δ⁻).
– Jika ΔEN ≥ 1.7, ikatan bersifat ionik, transfer elektron terjadi.

Keelektronegatifan dan Polaritas Molekul: Polaritas molekul ditentukan oleh polaritas ikatan dan geometri molekul.
1. Molekul Nonpolar:
a. Ikatan nonpolar: Molekul yang hanya mengandung ikatan kovalen nonpolar (misalnya O₂, N₂).
b. Ikatan polar dengan geometri simetris: Meskipun memiliki ikatan polar, jika momen dipol ikatan-ikatan tersebut saling meniadakan karena simetri molekul, maka molekul keseluruhan bersifat nonpolar. Contoh: CO₂ (linear), CCl₄ (tetrahedral).
2. Molekul Polar:
a. Ikatan polar dengan geometri asimetris: Molekul memiliki ikatan polar dan momen dipolnya tidak saling meniadakan. Contoh: H₂O (bengkok), NH₃ (piramida trigonal).

Contoh:
Molekul Polar: H₂O (ikatan O-H polar, bentuk bengkok sehingga momen dipol tidak saling meniadakan).
Molekul Nonpolar: CO₂ (ikatan C=O polar, tetapi bentuk linear sehingga momen dipol saling meniadakan).

4. Jelaskan teori VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion) dan bagaimana teori ini digunakan untuk memprediksi bentuk molekul. Berikan contoh molekul dengan bentuk tetrahedral dan piramida trigonal, serta jelaskan mengapa keduanya memiliki bentuk yang berbeda meskipun atom pusatnya berikatan dengan empat domain elektron.

Jawaban:
Teori VSEPR: Teori VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion) menyatakan bahwa pasangan-pasangan elektron (baik pasangan elektron ikatan maupun pasangan elektron bebas) di kulit valensi atom pusat akan saling tolak-menolak sehingga akan menempati posisi sejauh mungkin satu sama lain untuk meminimalkan tolakan dan mencapai stabilitas. Susunan ini menentukan geometri atau bentuk molekul.

Cara Memprediksi Bentuk Molekul:
1. Tentukan atom pusat.
2. Hitung jumlah elektron valensi atom pusat.
3. Hitung jumlah elektron yang digunakan untuk berikatan (pasangan elektron ikatan/PEI).
4. Hitung jumlah pasangan elektron bebas (PEB = (elektron valensi – elektron ikatan) / 2).
5. Jumlah total domain elektron = PEI + PEB.
6. Gunakan jumlah domain elektron dan PEB untuk menentukan geometri molekul, dengan asumsi PEB memiliki gaya tolakan lebih besar daripada PEI.

Contoh:
1. Metana (CH₄):
– Atom pusat: C (4 elektron valensi).
– Berikatan dengan 4 atom H (membentuk 4 PEI).
– PEB = (4 – 4) / 2 = 0.
– Total domain elektron = 4 PEI + 0 PEB = 4.
– Karena tidak ada PEB, keempat PEI akan menata diri secara simetris untuk meminimalkan tolakan, menghasilkan bentuk tetrahedral dengan sudut ikatan sekitar 109.5°.

2. Amonia (NH₃):
– Atom pusat: N (5 elektron valensi).
– Berikatan dengan 3 atom H (membentuk 3 PEI).
– PEB = (5 – 3) / 2 = 1.
– Total domain elektron = 3 PEI + 1 PEB = 4.
– Meskipun memiliki 4 domain elektron total seperti CH₄, adanya satu pasangan elektron bebas (PEB) pada N menyebabkan tolakan yang lebih besar dibandingkan PEI. Ini mendorong ketiga PEI ke bawah, menghasilkan bentuk piramida trigonal dengan sudut ikatan yang sedikit lebih kecil dari tetrahedral (sekitar 107°). PEB mendistorsi geometri ideal tetrahedral.

5. Jelaskan konsep hibridisasi orbital atom dan mengapa konsep ini diperlukan untuk menjelaskan pembentukan ikatan pada molekul seperti CH₄. Gambarkan diagram hibridisasi sp³ pada atom karbon dalam CH₄.

Jawaban:
Konsep Hibridisasi: Hibridisasi adalah proses pencampuran (penggabungan) orbital-orbital atom yang berbeda (misalnya s dan p) pada atom pusat untuk membentuk orbital-orbital hibrida baru yang setara dalam energi dan bentuk. Orbital-orbital hibrida ini kemudian digunakan untuk membentuk ikatan kovalen yang lebih kuat dan stabil. Konsep ini diperlukan untuk menjelaskan geometri molekul yang tidak dapat dijelaskan hanya dengan tumpang tindih orbital atom murni.

Mengapa Diperlukan untuk CH₄:
Atom karbon (C) memiliki konfigurasi elektron dasar 1s² 2s² 2p². Berdasarkan konfigurasi ini, C hanya memiliki 2 elektron tidak berpasangan di orbital 2p, yang seharusnya hanya mampu membentuk 2 ikatan kovalen. Namun, CH₄ diketahui memiliki 4 ikatan C-H yang identik dan tersusun secara tetrahedral.
Untuk menjelaskan ini, konsep hibridisasi sp³ digunakan:
1. Satu elektron dari orbital 2s “dipromosikan” ke orbital 2p yang kosong, menghasilkan konfigurasi tereksitasi: 1s² 2s¹ 2pˣ¹ 2pʸ¹ 2pᶻ¹. Kini ada 4 elektron tidak berpasangan.
2. Satu orbital 2s dan tiga orbital 2p ini kemudian bercampur (berhibridisasi) membentuk empat orbital hibrida sp³ yang setara. Keempat orbital sp³ ini memiliki energi yang sama dan mengarah ke sudut-sudut tetrahedral.
3. Masing-masing orbital hibrida sp³ ini kemudian tumpang tindih dengan orbital 1s dari empat atom hidrogen, membentuk empat ikatan sigma (σ) C-H yang kuat dan identik, menghasilkan geometri tetrahedral.

Diagram Hibridisasi sp³ pada Karbon di CH₄:
Karbon (ground state):
[He] 2s [↑↓] 2p [↑] [↑] [ ]
Karbon (excited state):
[He] 2s [↑] 2p [↑] [↑] [↑]
Hibridisasi sp³:
[He] sp³ [↑] [↑] [↑] [↑]
(Empat orbital sp³ yang setara, masing-masing siap berikatan dengan 1s dari H)

Soal Menjodohkan

1. Jodohkan model atom dengan penemuan atau konsep kuncinya.
   1. Model Dalton
   2. Model Thomson
   3. Model Rutherford
   4. Model Bohr

   A. Atom terdiri dari inti atom bermuatan positif dan elektron mengelilinginya.
   B. Elektron bergerak dalam lintasan stasioner (kulit atom) dengan energi tertentu.
   C. Atom adalah bola pejal yang tidak dapat dibagi lagi.
   D. Atom seperti roti kismis, elektron tersebar merata dalam bola bermuatan positif.

Jawaban:
1. Model Dalton – C. Atom adalah bola pejal yang tidak dapat dibagi lagi.
2. Model Thomson – D. Atom seperti roti kismis, elektron tersebar merata dalam bola bermuatan positif.
3. Model Rutherford – A. Atom terdiri dari inti atom bermuatan positif dan elektron mengelilinginya.
4. Model Bohr – B. Elektron bergerak dalam lintasan stasioner (kulit atom) dengan energi tertentu.

2. Jodohkan jenis ikatan kimia dengan karakteristik atau contohnya.
   1. Ikatan Ionik
   2. Ikatan Kovalen Nonpolar
   3. Ikatan Kovalen Polar
   4. Ikatan Hidrogen

   A. Terjadi antara atom H dengan O, N, atau F pada molekul berbeda.
   B. Terbentuk melalui penggunaan bersama elektron yang tidak merata.
   C. Terbentuk melalui serah terima elektron.
   D. Terbentuk melalui penggunaan bersama elektron yang merata.

Jawaban:
1. Ikatan Ionik – C. Terbentuk melalui serah terima elektron.
2. Ikatan Kovalen Nonpolar – D. Terbentuk melalui penggunaan bersama elektron yang merata.
3. Ikatan Kovalen Polar – B. Terbentuk melalui penggunaan bersama elektron yang tidak merata.
4. Ikatan Hidrogen – A. Terjadi antara atom H dengan O, N, atau F pada molekul berbeda.